晶體振蕩器
晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片），石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
1．通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。
2．時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。
3．微處理器用石英晶體諧振器。
4．CTVVTR用石英晶體諧振器。
5．鐘表用石英晶體振蕩器。
總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率溫度準(zhǔn)確度、頻率老化率、頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負(fù)載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差。一般只在對(duì)短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對(duì)其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場(chǎng)合采用。例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。
壓控振蕩器
指輸出頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路（VCO），頻率是輸入信號(hào)電壓的函數(shù)的振蕩器VCO，振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構(gòu)成一個(gè)壓控振蕩器。
其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關(guān)系曲線（圖1）來(lái)表示。圖中，uc為零時(shí)的角頻率ω0，0稱為自由振蕩角頻率；曲線在ω0，0處的斜率K0稱為控制靈敏度。在通信或測(cè)量?jī)x器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測(cè)量的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）。人們通常把壓控振蕩器稱為調(diào)頻器，用以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。在自動(dòng)頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號(hào)電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個(gè)受控部件。
壓控振蕩器的類型有LC壓控振蕩器、RC壓控振蕩器和晶體壓控振蕩器。對(duì)壓控振蕩器的技術(shù)要求主要有：頻率穩(wěn)定度好、控制靈敏度高、調(diào)頻范圍寬、頻偏與控制電壓成線性關(guān)系并宜于集成等。晶體壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定度高，但調(diào)頻范圍窄；RC壓控振蕩器的頻率穩(wěn)定度低而調(diào)頻范圍寬，LC壓控振蕩器居二者之間。
晶體振蕩器與壓控振蕩器
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1．掌握高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)試能力，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并聯(lián)變換的晶
體正弦波振蕩器。
2．比較LC振蕩器和晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1．熟悉振蕩器模塊各元件及其作用。
2．分析與比較LC振蕩器與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。
3．改變變?nèi)?a target="_blank">二極管的偏置電壓，觀察振蕩器輸出頻率的變化。
三、基本原理：
1.下圖是石英晶體諧振器的等效電路：
圖中C0是晶體作為電介質(zhì)的靜電容，其數(shù)值一般為幾個(gè)皮法到幾十皮法。Lq、Cq、rq是對(duì)應(yīng)于機(jī)械共振經(jīng)壓電轉(zhuǎn)換而呈現(xiàn)的電參數(shù)。rq是機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗。由圖3-1可以看出，晶體振蕩器是一串并聯(lián)的振蕩回路，其串聯(lián)諧振頻率fq和并聯(lián)諧振頻率f0分別為
當(dāng)W＜Wq或W》 Wo時(shí)，晶體諧振器顯容性；當(dāng)W在Wq和Wo之間，晶體諧振器等效為一電感，而且為一數(shù)值巨大的非線性電感。由于Lq很大，即使在Wq處其電抗變化率也很大。其電抗特性曲線如圖所示。實(shí)際應(yīng)用中晶體工作于Wq~Wo之間的頻率，因而呈現(xiàn)感性。
設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
2 并聯(lián)型晶體振蕩器
C3用來(lái)微調(diào)電路的振蕩頻率，使其工作在石英諧振器的標(biāo)稱頻率上，C1、C2、C3串聯(lián)組成石英晶體諧振器的負(fù)載電容CL上，其值為 CL=C1C2C3/（C1C2+C2C3+C1C3）
3.電路的選擇：
晶體振蕩電路中，與一般LC振蕩器的振蕩原理相同，只是把晶體置于反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路之中，作為一感性元件，與其他回路元件一起按照三端電路的基本準(zhǔn)則組成三端振蕩器。根據(jù)實(shí)際常用的兩種類型，電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式。由于石英晶體存在感性和容性之分，且在感性容性之間有一條極陡峭的感抗曲線，而振蕩器又被限定在此頻率范圍內(nèi)工作。該電抗曲線對(duì)頻率有極大的變化速度，亦即石英晶體在這頻率范圍內(nèi)具有極陡峭的相頻特性曲線。所以它具有很高的穩(wěn)頻能力，或者說(shuō)具有很高的電感補(bǔ)償能力。因此選用c-b型皮爾斯電路進(jìn)行制作。
4.選擇晶體管和石英晶體
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇高頻管2N3904型晶體管作為振蕩管。查手冊(cè)其參數(shù)如下： ?T =300MHz；?≥40，取? =60；NPN型通用；額壓：20V；Icm=20mA；Po= 0.1W；??≈?T / ?=5 MHz。 石英諧振器可選用HC-49S系列，其性能參數(shù)為： 標(biāo)稱頻率?。=6 MHz；工作溫度：-40℃~+70℃；25℃時(shí)頻率偏差：士3×10-6士30×10-6；串聯(lián)諧振電阻：60?；負(fù)載電容：CL=10PF，激勵(lì)功率：0.01~0.1mW。
5.元器件參數(shù)的計(jì)算
a）、 確定三極管靜態(tài)工作點(diǎn)
正確的靜態(tài)工作點(diǎn)是振蕩器能夠正常工作的關(guān)鍵因素，靜態(tài)工作點(diǎn)主要影響晶體管的工作狀態(tài)，若靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置不當(dāng)則晶體管無(wú)法進(jìn)行正常的放大，振蕩器在沒(méi)有對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)是無(wú)法工作的。振蕩器主電路的靜態(tài)工作點(diǎn)主要由Rb1、Rb2、Re、R決定，將電感短路，電容斷路，得到直流通路如圖所示。
對(duì)于振蕩器，當(dāng)電路接為并聯(lián)型振蕩器時(shí)，晶體起到等效電感的作用，輸出頻率應(yīng)為
6MHZ，則由晶振參數(shù)知負(fù)載電容CL=10pF，即C2，C3，C1串聯(lián)后的總電容為10 pF 根據(jù)負(fù)載電容的定義，CL=1/［（1/C1，2）+1/C3］
由反饋系數(shù)F=C1/C2和C1，2=C1C2/C1-C2兩式聯(lián)立解，并取F=1/2 則C1=51pF，C2=100pF，C3=30pF
為了提高振蕩器的工作性能和穩(wěn)定度，在電路中還應(yīng)有高頻扼流圈。四．仿真：
仿真電路
調(diào)R1 可以調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)；
C3用來(lái)微調(diào)電路的振蕩頻率，使其工作在石英諧振器的標(biāo)稱頻率上。
，輸出波形為正弦波，幅值為Vo=1.554V，輸出頻率f=10.08MHZ，波形有較小的失真，這是由于元件參數(shù)的精度較低導(dǎo)致的，該振蕩器的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求.